汽車(chē)內(nèi)飾件收納盒的模具創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)

王 乾，徐自明

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇省常州市 213164）

汽車(chē)內(nèi)飾件收納盒的模具創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)

王 乾，徐自明

（常州輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇省常州市 213164）

采用常規(guī)設(shè)計(jì)的模具成型汽車(chē)內(nèi)飾件收納盒塑件時(shí)，會(huì)在使用面留下推出痕跡。將型芯、型腔倒置，并在型腔壁上加工出網(wǎng)紋，依靠網(wǎng)紋與塑件間的拉力使塑件在開(kāi)模時(shí)能隨動(dòng)模運(yùn)動(dòng)，以便推出機(jī)構(gòu)將其頂出，同時(shí)增加塑件使用時(shí)的裝配牢固性。對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，確保塑件成型質(zhì)量；對(duì)推出機(jī)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，確保推出力不損害塑件，并實(shí)現(xiàn)推桿的安裝定位；對(duì)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，以得到分層次、全方位的冷卻效果；還對(duì)其他一些模具機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)用設(shè)計(jì)，延長(zhǎng)成型零件的使用壽命。結(jié)果表明：該模具設(shè)計(jì)方案切實(shí)可行，生產(chǎn)的收納盒塑件質(zhì)量?jī)?yōu)良。

塑料制件 汽車(chē)內(nèi)飾 模具設(shè)計(jì) 網(wǎng)紋 扇形澆口

汽車(chē)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱型產(chǎn)業(yè)，從“十五”規(guī)劃開(kāi)始就提出全面發(fā)展汽車(chē)關(guān)鍵零部件，提高自主創(chuàng)新能力，直到“十三五”規(guī)劃，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的地位越來(lái)越重，與之相隨的便是汽車(chē)內(nèi)飾產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，對(duì)內(nèi)飾件的要求也越來(lái)越高［1］。圖1為一款汽車(chē)內(nèi)飾件收納盒，長(zhǎng)235.0 mm，寬125.0 mm，平均壁厚為2.5 mm，塑件結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，其使用面為盒內(nèi)表面，即圖1中所有盒內(nèi)表面，要求安裝在汽車(chē)中時(shí)所有的露出面光滑無(wú)痕［2-3］，故難點(diǎn)在于其模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。按常規(guī)設(shè)計(jì)方式無(wú)法設(shè)置推桿，因?yàn)橥茥U會(huì)在盒的內(nèi)表面留下成型和推出痕跡，破壞使用面，也無(wú)法設(shè)置其他推出方式，因?yàn)楸厝粫?huì)在露出面留下推出痕跡。本工作通過(guò)模具的創(chuàng)新優(yōu)化設(shè)計(jì)解決此塑件的模具結(jié)構(gòu)問(wèn)題，在實(shí)現(xiàn)塑件成型的同時(shí)，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低模具成本。

圖1 汽車(chē)內(nèi)飾件收納盒塑件示意Fig.1 Storage box for automobile interior decoration

1 模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)

1.1 收納盒塑件的安放位置

收納盒塑件的分型面毫無(wú)疑問(wèn)應(yīng)該是盒口的位置，常規(guī)設(shè)計(jì)是型芯裝配在動(dòng)模部分，模具分型時(shí)塑件包裹在型芯上跟隨動(dòng)模后退，然后由推桿推出，但這種結(jié)構(gòu)的推桿會(huì)破壞塑件的使用面而無(wú)法采用，故擬將型芯、型腔倒置，即型芯裝配在定模，型腔裝配在動(dòng)模［4-5］，這樣推桿頂在塑件的下底面，此面在汽車(chē)上是裝配面，允許表面痕跡存在，即可解決塑件的脫模問(wèn)題；但是，因?yàn)樾托景惭b在定模，開(kāi)模時(shí)塑件由于收縮時(shí)的包緊力而包裹在型芯上留在定模上，同樣無(wú)法脫模，所以要通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)使塑件留在型腔上跟隨動(dòng)模運(yùn)動(dòng)，以便推出機(jī)構(gòu)進(jìn)行頂出。為解決這一問(wèn)題，在型腔壁上的兩側(cè)加工出網(wǎng)狀花紋（見(jiàn)圖2），在注塑成型時(shí)塑件壁上就會(huì)形成相應(yīng)花紋，與型腔壁上的花紋犬牙交錯(cuò)，形成拉力，在開(kāi)模時(shí)動(dòng)模帶動(dòng)型腔后退，依靠花紋間的拉力拉動(dòng)塑件脫離型芯跟隨動(dòng)模一起后退，然后由推桿強(qiáng)行將塑件頂出模具，實(shí)現(xiàn)脫模。推桿的痕跡和多出的花紋都是在裝配面上，不影響塑件的使用面，同時(shí)花紋的存在還增加了裝配面的摩擦，可使收納盒在汽車(chē)上的安裝更牢固。

圖2 型腔壁上加工出的網(wǎng)紋Fig.2 Reticulate pattern made on cavity wall

1.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

因?yàn)樗芗虚g有一個(gè)方形通孔，適宜采用輪輻式澆口［6］，方孔附近的塑件結(jié)構(gòu)呈扁平狀，為保證塑料熔體在寬度方向流動(dòng)更均勻，擬采用扇形澆口［7］、兩點(diǎn)進(jìn)料，其形狀沿澆口方向?qū)挾葷u增、厚度漸小，可有效減小塑件應(yīng)力，還可避免流紋和定向效應(yīng)所帶來(lái)的塑件缺陷，減少空氣帶入的可能性［8］。因?yàn)樯刃螡部诘臐部诤圹E較明顯，受使用面無(wú)痕要求的限制，澆口不可設(shè)置在盒內(nèi)表面，也不可對(duì)接于方孔截面，故采用搭接的方式設(shè)于盒外表面（見(jiàn)圖3）。

圖3 設(shè)于收納盒塑件外表面的扇形澆口Fig.3 Fan gates on surface of storage box

另外，為減少注塑時(shí)的氣穴，避免存在氣穴造成充型困難、氣泡等成型缺陷，在型腔四周的分型面上開(kāi)設(shè)了排氣槽［9］。同時(shí)氣穴的減少使型腔內(nèi)部注塑壓力增大，能促使熔接痕更好地熔合，增強(qiáng)了塑件的強(qiáng)度，有效減少了兩個(gè)進(jìn)料點(diǎn)帶來(lái)的熔接痕的影響。

1.3 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

塑件采用網(wǎng)紋的形式，與型腔壁間的拉力確保了開(kāi)模時(shí)塑件能隨動(dòng)模一起后退，但此拉力同時(shí)也造成了脫模時(shí)塑件需要更大的推力才能被推出模具外，而塑件本身并不厚，更大的推力也意味著可能使塑件變形、頂破，或留下過(guò)深的痕跡影響塑件的裝配面。所以，對(duì)推桿作優(yōu)化設(shè)計(jì)：一是將其設(shè)置在盡量靠近塑件邊緣位置，即塑件豎直面與水平面的交界處，此處是塑件結(jié)構(gòu)強(qiáng)度最大的地方，可有效抵抗推力對(duì)塑件的損害，但由于塑件邊緣都是圓角過(guò)渡，所以推桿的頭部需加工成部分圓面與之相配合（見(jiàn)圖4）；二是多設(shè)幾個(gè)推桿分擔(dān)推力，減小單位面積壓強(qiáng)，以保護(hù)塑件不受損傷，本工作共設(shè)14個(gè)推桿；三是對(duì)塑件底部的兩個(gè)管狀結(jié)構(gòu)設(shè)置推管推出，以實(shí)現(xiàn)該機(jī)構(gòu)的成型及起到保護(hù)細(xì)小型芯的作用（見(jiàn)圖5）［10］。

圖4 推桿示意Fig.4 Schematic of push rod

圖5 推管與小型芯示意Fig.5 Schematic of ejector sleeve and core

鑒于推桿的頭部不規(guī)則且需與型腔形狀配合，所以推桿在模具中的安裝需嚴(yán)格定位，安裝不到位或模具使用過(guò)程中的移位都會(huì)破壞型腔形狀，從而影響塑件質(zhì)量。所以，將推桿的底部臺(tái)階加工成整圓缺角，推桿固定板上的臺(tái)階孔也加工成對(duì)應(yīng)形狀與之配合（見(jiàn)圖6），并標(biāo)出了其中一個(gè)推桿和推桿孔的配合以作說(shuō)明。推桿端面加工時(shí)，先將推桿加工到比實(shí)際使用所需高度略高，然后裝入推桿固定板定位，再裝入型腔中用電磨片磨削成與型腔面形狀一致，即可加工出與型腔壁圓角配合一致的部分圓面，以后每次裝配時(shí)也定位在同一位置，無(wú)需擔(dān)心裝配定位問(wèn)題。

1.4 冷卻水道設(shè)計(jì)

圖6 推桿和推桿孔的配合示意Fig.6 Coordination of push rods and push-rod holes

塑件結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，收納盒內(nèi)外表面積較大，需對(duì)冷卻水道進(jìn)行特別設(shè)計(jì)。圖7a為上模冷卻水道，左右各設(shè)置一個(gè)水道，兩進(jìn)兩出，每個(gè)水道分為兩層冷卻，同時(shí)因型芯較大，每個(gè)水道有6個(gè)分支深入型芯加強(qiáng)冷卻，實(shí)現(xiàn)了對(duì)型芯分層次、全方位的冷卻；圖7b為下模冷卻水道，也是左右各設(shè)置一個(gè)水道，由于塑件是嵌入型腔成型的，所以下模冷水道分為三層環(huán)繞塑件而設(shè)置（因角度問(wèn)題，圖7b清楚展示了一側(cè)水道以說(shuō)明問(wèn)題，另一側(cè)水道除進(jìn)出水口位置設(shè)置不同外，冷卻水道的冷卻設(shè)置完全對(duì)稱），以保證塑件的全面、均勻冷卻［11-12］。

圖7 冷卻水道示意Fig.7 Schematic of cooling water channel

1.5 其他機(jī)構(gòu)的實(shí)用設(shè)計(jì)

為了模具的使用方便和耐久，還做了兩處實(shí)用設(shè)計(jì)：一是在模具拆裝時(shí)，為了便于工人操作，在模板的四周加工了缺角，拆裝時(shí)可用力操作（見(jiàn)圖8a）；二是模具合模時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的沖擊，易損害分型面，在動(dòng)模板、定模板結(jié)合處加裝六塊平板在動(dòng)模板上（見(jiàn)圖8b），當(dāng)型腔分型面合攏時(shí)，此六塊平板也正好與定模板合攏，承擔(dān)模具合模時(shí)的沖擊以保護(hù)型芯和型腔，當(dāng)這六塊平板損傷時(shí)，模具分型面再繼續(xù)承擔(dān)合模沖擊，相當(dāng)于延長(zhǎng)了成型零件的使用壽命，因此，在加工時(shí)需精確定位、精密加工（要求合模時(shí)，這六塊平板的表面與定模板接觸時(shí)，型芯和型腔的分型面也正好閉合，所以加工精度要求較高，安裝定位精度要求也高）。

圖8 模板四周做成缺角的示意以及動(dòng)模板上的平板示意Fig.8 Corner breakage around template and plates on moving template

1.6 模具裝配圖

從圖9看出：型芯和型腔采用了倒裝的形式，即型芯在定模板，型腔在動(dòng)模板，有效保護(hù)了塑件使用面不被推桿留下痕跡。

圖9 模具裝配示意Fig.9 Schematic of mold assembly

1.7 生產(chǎn)的塑件

注塑成型過(guò)程中模具的開(kāi)模脫模順暢運(yùn)行，塑件能順利完成自動(dòng)脫模。經(jīng)該模具注塑出的收納盒塑件（見(jiàn)圖10），盒內(nèi)表面光滑無(wú)痕，塑件質(zhì)量?jī)?yōu)良，完全符合使用要求。

圖10 注塑出的收納盒塑件Fig.10 Plastic part of storage box molded

2 結(jié)論

a）經(jīng)模具結(jié)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)后，有效解決了塑件的成型問(wèn)題，注塑出的塑件盒內(nèi)表面光滑無(wú)痕；注塑成型過(guò)程中模具的開(kāi)模脫模順暢運(yùn)行，塑件能順利完成自動(dòng)脫模。

b）在塑件的裝配過(guò)程中，優(yōu)化設(shè)計(jì)的塑件外壁花紋能有效地起到增大摩擦、牢固裝配的作用，模具的使用壽命在優(yōu)化設(shè)計(jì)中得到較大提高，塑件質(zhì)量?jī)?yōu)良。

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Innovatively optimal design of mold of storage box for automobile interior decoration

Wang Qian， Xu Ziming
（Changzhou Vocational Institute of Light Industry， Changzhou 213164， China）

The push-out traces were left during the molding on the surface of the storage box designed conventionally for automobile interior decoration. The core and cavity were inverted. The reticulate pattern was made on the cavity wall， whose tension with the plastic part pulled the part shifting with moving dies in the process of die opening and helped the ejecting mechanism push the part out. The assembly of the plastic part was strengthened for usage at the same time. The gating system was optimized to ensure the part quality. The ejecting mechanism was modified that the parts were not damaged by push-out force and the mounting position of handspikes was fixed. The cooling system was upgraded to achieve hierarchically all-round cooling effect.Several mold systems were designed to prolong the service life of molding parts. The results show that the mold design is feasible and the plastic parts produced perform well in quality.

plastic product； automobile interior decoration； mold design； reticulate pattern； fan gate

TQ 320.662

B

1002-1396（2017）06-0074-04

2017-05-27；

2017-08-26。

王乾，男，1982年生，碩士，副教授，2009年畢業(yè)于東南大學(xué)機(jī)械電子工程專業(yè)，現(xiàn)主要從事塑料模具設(shè)計(jì)與制造的研究工作。E-mail：241869197@qq.com。

江蘇省高職院校青年教師企業(yè)實(shí)踐培訓(xùn)項(xiàng)目（2017QYSJ006）。